Experiência mostra que a barreira à síntese de elementos pesados em explosões de raios X é muito mais fraca

Experiência indica que a suposta barreira à síntese de elementos pesados em explosões de raios X é muito mais fraca do que se pensava

Físicos da Universidade Estadual do Mississippi realizaram, em laboratório, uma medição directa de uma reacção nuclear considerada crucial e que, segundo os modelos, ocorre durante explosões de raios X em estrelas de neutrões. Estes episódios explosivos contribuem para a formação de elementos mais pesados - os “blocos de construção” dos planetas e da vida na Terra.

“O Universo começou quase totalmente com hidrogénio e hélio. Todos os elementos mais pesados - desde o oxigénio que respiramos até ao ferro no núcleo da Terra - formaram-se mais tarde nas estrelas e nas suas explosões. Ao determinar como as explosões estelares criam elementos pesados, os cientistas obtêm uma visão mais clara de como os elementos que formam planetas e sustentam a vida estão distribuídos pelo Universo”, sublinhou o investigador principal Jaspreet Randhawa (Jaspreet Randhawa), professor associado do Departamento de Física e Astronomia.

Explosões de raios X em estrelas de neutrões: onde nascem condições extremas

As estrelas de neutrões são remanescentes extremamente densos deixados após a explosão de estrelas massivas. Embora tenham dimensões comparáveis às de uma cidade, a sua massa pode ultrapassar a do Sol. Em certos sistemas binários, a estrela de neutrões “rouba” matéria à estrela companheira, gerando temperaturas e pressões extremas que acabam por desencadear explosões de raios X.

A barreira do cobre-59 na formação de elementos pesados

Randhawa e o seu estudante de doutoramento Muhammad Asif Zubair (Muhammad Asif Zubair) investigaram se existe, na Natureza, um obstáculo que limite a produção de elementos mais pesados durante estas explosões de raios X na superfície das estrelas de neutrões. “As nossas medições mostram que esta barreira é muito mais fraca do que se esperava, o que significa que o processo de formação de elementos pesados pode continuar”, acrescentou Randhawa.

Há muito que os cientistas propunham que a formação de elementos pesados nestes eventos poderia ficar bloqueada num isótopo de vida muito curta, o cobre-59, que decai em menos de 2 minutos. Esse tempo extremamente reduzido tornava difícil estudar a reacção em condições laboratoriais.

Primeira medição directa da reacção: feixe de cobre-59 e alvo de hidrogénio no TRIUMF

No novo trabalho, a equipa produziu um feixe de cobre-59, acelerou-o e apontou-o a um alvo de hidrogénio congelado antes de o isótopo decair. A experiência foi realizada no TRIUMF, o principal laboratório do Canadá em física nuclear e de partículas e um dos poucos no mundo com capacidade para gerar feixes de cobre-59 em quantidades suficientes para investigação. Segundo os autores, esta foi a primeira medição directa em laboratório desta reacção-chave.